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Ein Bildschirm aus elektronischem Papier

Steuerung durch Kunststofftransistoren / Druckverfahren ermöglicht preiswerte Herstellung

Von Rainer Scharf

Verglichen mit heutigen Computerbildschirmen hat bedrucktes Papier unbestreitbare Vorzüge. Es ist preiswert, dünn und leicht sowie flexibel. Gefaltet oder gerollt paßt Papier in jede Jackentasche. Ein gedruckter Text ist meist auch noch bei ungünstigen Lichtverhältnissen gut lesbar. Zur Darstellung ständig wechselnder Informationen eignet sich ein Blatt aus herkömmlichem Papier indes nicht. Einen elastischen Bildschirm aus "elektronischem Papier", der die Vorzüge von einem Computerbildschirm und herkömmlichem Papier vereint, haben jetzt Wissenschaftler der Bell Laboratories in Murray Hill/New Jersey und der Firma E Ink in Cambridge/Massachusetts entwickelt.

Bei dem elektronischen Papier handelt es sich um eine Plastikfolie, die zahlreiche winzige Kapseln enthält. Diese sind mit einer dunklen Flüssigkeit gefüllt, in der weiße Pigmentpartikeln schwimmen. Mit einer elektrischen Spannung lassen sich die Partikeln zur Oberfläche des Papiers oder von ihr weg bewegen. Das Papier erscheint dann hell beziehungsweise dunkel. Der etwa einen Millimeter dicke Bildschirm besteht aus einem Blatt des elektronischen Papiers, dessen Oberseite mit einer dünnen, lichtdurchlässigen und elektrisch leitenden Schicht aus Indiumzinnoxyd bedeckt ist. Das Blatt ist schachbrettartig in 256 etwa quadratzentimetergroße Felder unterteilt. Unter jedem dieser Bildpunkte (Pixel) befindet sich ein Transistor mit einer großflächigen Elektrode, der von außen mit einer elektrischen Spannung gesteuert werden kann. Dabei entsteht eine Spannung zwischen Elektrode und der Schicht aus Indiumzinnoxyd. Sie bewirkt, daß sich die Farbstoffteilchen zur Schicht hin oder von ihr weg bewegen. Entsprechend der Polarität der Spannung erscheint der jeweilige Bildpunkt hell oder dunkel. Der auf diese Weise erreichte Kontrast ist nach Aussagen der amerikanischen Wissenschaftler besser als der von bedrucktem Zeitungspapier.

Wie der Bildschirm, so sind auch die in ihn integrierten Transistoren elastisch. Die winzigen organischen Schalter bestehen aus Pentacen oder Sexithiophen. Hauchdünne, ebenfalls flexible Leiterbahnen aus Gold versorgen die Transistoren mit der elektrischen Spannung. Die mikroskopisch feinen Leiterbahnen haben die Wissenschaftler mit einem neuartigen Strukturierungsverfahren hergestellt, wie sie in den "Proceedings" der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften (Bd. 98, S. 4835) berichten.

Die Forscher beschichten eine Kunststoffolie mit einem hauchdünnen Goldfilm. Dann druckten sie mit einem speziell geformten Gummistempel, den man zuvor mit einer Tinte aus Hexadecanethiol bestrichen hatte, das gewünschte Leiterbahnenmuster auf die Goldschicht. Nachdem die Tinte getrocknet war, wurde die Folie in ein Ätzbad gelegt. Nur die von der Tinte bedeckten Stellen der Goldschicht blieben dabei erhalten. Anschließend wurde die Folie durch Erhitzen von der Tinte befreit. Auf das freigelegte Leiterbahnenmuster wurde dann mit einer Lochmaske das organische Halbleitermaterial für die Transistoren aufgebracht. Schließlich wurde die Folie mit dem elektronischen Papier verbunden.

Die als Mikrokontaktprinting bezeichnete Drucktechnik ist wesentlich preiswerter als die in der Halbleiterindustrie gängigen Strukturierungsverfahren. Für den Druck benötigt man keine staubfreien Reinräume. Außerdem läßt sich der großflächige Gummistempel preiswert mit einer Matrize herstellen und vielfach verwenden.

Die bisher gefertigten flexiblen Displays arbeiten seit vielen Monaten fehlerfrei. In dieser Zeit reichte zur Stromversorgung ein kleiner Batteriesatz. Allerdings eignen sich die Displays bislang nicht für eine kommerzielle Anwendung. Für den Wechsel von einem Bild zum nächsten benötigen sie noch rund eine Sekunde. Außerdem muß die Zahl der Bildschirmpixel noch beträchtlich erhöht werden, damit Texte oder Bilder in ansprechender Qualität wiedergegeben werden können. Nach Meinung der Wissenschaftler sollten die elastischen Anzeigen aber schon bald wesentlich schneller, detailreicher und zudem farbiger werden. Die Möglichkeiten, die die "Papierbildschirme" eröffnen, sind atemraubend. Sie reichen vom elektronischen Buch, das wie ein normales Buch aussieht, dessen Inhalt man jedoch auf Wunsch ändern kann, bis hin zur großformatigen Tageszeitung, die über ein Handy mit Internetzugang aktualisiert wird. 

Frankfurter Allgemeine Zeitung, 02.05.2001, Nr. 101 / Seite N1

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